Задачи: в нестандартной форме познакомить учащихся с применением высокомолекулярных соединений; продолжить профориентацию учащихся, способствовать экономическому и экологическому воспитанию. Продолжить развивать умения учащихся осуществлять сравнения, выделять главное, делать выводы и обобщения. Воспитывать активность учащихся, умение работать с источниками информации и публикации, с интернет-ресурсами. Развивать интерес к предмету.
Девиз:
“Знания нужны для того, чтобы применять их с наибольшей пользой”.
Слова Джулио Натта (1957г.)
“Химик, собирающийся построить гигантскую молекулу, находится в таком же положении, как и архитектор, проектирующий здание. В его распоряжении имеется ряд строительных блоков определенных форм и размеров, и он должен соединить их вместе в структуру, которая будет служить определенной цели. Химия полимеров в настоящее время становится все более привлекательной областью исследований; в последние несколько лет открыты новые пути соединения блоков вместе – открытия сулят получение большого количества материалов, прежде никогда не существовавших на Земле”.
Все учащиеся работают в группах – их три.
Задания всем группам учащихся даются за 2-е недели до урока.
I-я группа. Работникам НИИ высокомолекулярных соединений предложено организовать работу по комплексному изучению проблемы синтеза и применения полиэтилена.
II-я группа. Малое предприятие по производству поливинилхлорида. Исходное сырье – метан.
III-я группа. На завод по производству СК на экскурсию пришли учащиеся школы. Организуйте работников завода на проведение экскурсии.
Группа состоит из директора, главного инженера, инженера-конструктора,
экономиста, инженера по технике безопасности, технолога, химика, начальника
отдела снабжения и сбыта.
Согласно данной роли учащиеся подбирают материал, готовят схемы, таблицы и всю
наглядность для выступления.
После выступления каждой группы – обсуждение.
Учитель подводит итоги: по подготовленности, ясности изложения, экономическому
эффекту проекта.
Группы предлагают оценки авторам проекта с учетом долевого участия
каждого,учащиеся других групп высказывают свое мнение (если есть возражения, то
что предлагают они).
I-я группа .
Комплексное изучение синтеза и применение полиэтилена.
Директор НИИ. Наш институт располагается в г. Рязани. Важная роль в нашем
институте принадлежит лаборатории по комплексному изучению синтеза и применению
полиэтилена. Представляет сотрудников лаборатории.
Необходимо разработать наиболее доступные и перспективные методы синтеза
мономера, основываясь на идее безотходного производства и комплексного
использования сырья.
Наша лаборатория находится в тесном сотрудничестве с нефтеперерабатывающим и
химическим заводами г. Рязани. Мы получаем этилен с нефтеперерабатывающего
завода. Сырье – нефть завод получает из нефтепровода, воду из реки Оки. А
электроэнергию с Рязанской тепловой электростанции. Налажен принцип безотходного
производства.
Представитель с химического завода г. Рязани. При переработке нефти мы
получаем метан, этан, пропан, азот, керосин, бензин идр. Из этана при
дегидрировании мы получаем этилен и дешевый водород. Часть этилена отдаем
лаборатории для научных работ, а часть перерабатываем сами в полиэтилен и
этиловый спирт. Водород используем для синтеза аммиака.
Разработка научных основ реакций полимеризации этилена.
Технолог. Этилен в лаборатории подвергается процессу полимеризации.
Полиэтилен получает двумя способами: при высоком и низком давлении.
Полимеризация при высоком давлении (1,2 до 1,5 МПА), перед поступлением в
реактор к этилену добавляют небольшое количество кислорода. Свободные радикалы
возникают за счет взаимодействия кислорода с этиленом. Полученный этилен готов к
применению, т.к. не содержит примесей. Не прореагировавший этилен вновь
возвращается в цикл (принцип циркуляции).
Полимеризация при низком давлении происходит в растворителе. После определенных
процедур растворитель с растворенным в нем полиэтиленом поступает в холодильник,
затем в фильтр, получаем твердый полиэтилен.
Физик-химик. Анализы показали, что оба полиэтилена различаются строением макромолекул. Полиэтилен высокого давления – цепочки с разветвленной структурой, им труднее приспосабливаться. Полиэтилен низкого давления почти линейный, его плотность немного больше (на 0,3–0,5 г/куб.см). Но различит в свойствах существенные. Он более стоек к действию некоторых органических растворителей, но менее эластичен и менее морозостойкий.
Инженер по сбыту готовой продукции. Обычно полиэтилен выпускают в виде гранул, размером 3–4 мм. Они перерабатываются в чистом виде или с добавкой антиокислителей и красителей. Постоянно открываются новые области практического использования полиэтилена: в приборо- и машиностроении, в электротехнике, в жилищном строительстве, судо- авто- и ракетостроении, в здравоохранении, хирургии, быту и т.д.
Инженер по технике безопасности. Работаем в лаборатории в белых халатах,
т.к. чистота важна, на руках резиновые перчатки, а на лице маска-щиток.
Все эти предосторожности необходимы т.к. мономеры едкие, летучие, огнеопасные
вещества. Мы понимаем, что отходы нашего производства вредны для окружающей
среды. И поэтому, на предприятиях по производству полиэтилена должны быть
очистительные сооружения. Вода используется по замкнутому циклу.
Дается список используемой литературы.
II-я группа.
Малое предприятие по производству поливинилхлорида.
Директор. Наше предприятие обеспечивает страну так необходимым поливинилхлоридом. Из метана мы получим ацетилен, а из ацетилена порошкообразный поливинилхлорид (ПВХ). Наше предприятие быстро окупит все затраты, которые пошли на строительство, т.к. ПВХ широко применяется в быту и технике.
Главный инженер и химик-технолог. Получать полимер будем из ацетилена,
который можно использовать как привозной, так и собственный (это дешевле). Будет
3-и цеха. В цехе № 1 будем получать ацетилен из метана. В нем установлены
сооружения по очистке дымовых газов, из которых будем выделять водород. Во 2
цехе синтезируем винилхлорид, а в 3 цехе получим поливинилхлорид.
Построим очистные сооружения по очистке сточных вод; вода будет проходить по
замкнутому циклу. Это будет экономически выгодно, т.к. сточные воды несут сам
полимер. На вакуумфильтрах выделится полимер и пойдет в цех товаров народного
потребления (для изготовления плитки ).
Использование новейшего оборудования, програмноуправляемого, позволит снизить
трудоемкость производства и получить ощутимый экономический эффект. Наше
предприятие является перспективным, т.к. работает по замкнутому циклу и
безотходной технологии, не загрязняет окружающую среду.
Инженер-конструктор. Экономико-географическое положение нашего предприятия очень удобно: проходят важнейшие пути – это ж/д и Горьковское шоссе. Рядом высоковольтная линия электропередач, откуда идет подача энергии. Воду будем брать из реки Клязьмы, очищать ее и пропускать по замкнутому циклу. Метан будем получать по газопроводу, хлороводород – по ж/д. Наше предприятие будет обеспеченно трудовыми ресурсами, т.к. оно будет расположено в районе г. Павловского Посада.
Инженер по технике безопасности. Наше предприятие химическое, и мы предусматриваем все для сохранения здоровья людей. Хорошая вентиляция. Все работы автоматизированы, что практически ликвидирует производственные травмы. Ежемесячно будет проводится инструктаж по технике безопасности.
Экономист. Наше предприятие будет выпускать в год 200 тысяч тонн
поливинилхлорида. Средний заработок составит 17–25 тысяч рублей в месяц.
Численность работающих 45 человек, административный персонал 8 человек, всего 53
человека.
Будем продавать ПВХ по 38 тысяч рублей за 1 тонну (Китайский ПВХ 40-42 тысячи
рублей), водород (отход производства) по 200 рублей за 1 литр (его будем
поставлять в сжиженном виде на химзавод в город Воскресенск). Реализация 7600000
тыс. рублей. Прибыль от продаж 672600000 рублей.
Мы будем поставлять свою продукцию на химические заводы Москвы и Московской
области.
Мягкий ПВХ.
Дальнейшее развитие производства позволит создать цех по выпуску мягкого ПВХ
(со спец. свойствами, цветовыми добавками), что позволит получить материал очень
высокого качества. Его можно использовать как для внутренних, так и для внешних
поверхностей изделия (отличается устойчивостью к УФ, атмосферостойкостью). Может
быть изготовлен физически безопасный материал для применения в детских игрушках
и контакта с пищей.
Могут быть заданы эластичные свойства, различная твердость и гибкость. Низкие
энергетические затраты при изготовлении и переработки (возможна повторная
переработка готовой продукции и сырья). Отличное соотношение цены и качества
(гранулы ПВХ от производителя ООО Винилопласт 38 рублей за кг.)
III-я группа.
На заводе СК организуйте экскурсию для учащихся по теме: “Производство бутадиенового каучука”.
Директор. Вы находитесь на заводе по производству СК. Сырье, необходимое для нашего производства, мы получаем с одного из нефтеперерабатывающих предприятий г. Котова. Это бутан. Расположение нашего завода удобно: наличие железных и шоссейных дорог. Электроэнергию, необходимую для химических процессов, мы получаем частично с Загорской ГЭС и с Егорьевской ТЭС.
Инженер-технолог цеха по по производству мономера. Я познакомлю вас с получением бутадиена – 1,3 – это мономер для производства бутадиенового каучука. Это дегидрирование бутана, содержащегося в нефтяных газах.
Инженер-технолог цеха по производству дивинилового каучука.
Полимеризация ведется в автоклавах при температуре 60 градусов, давление 7–8
мПа, в присутствии металлического натрия, который наносится тонким слоем на
поверхность железных стержней. Натрий – возбудитель, необходимый для
полимеризации (Na до 0,5% от веса дивинила).
Химик-технолог. На нашем заводе получают бутадиеновый стереорегулярный
каучук (с высокой эластичностью). Чтобы его отличить от бутадиенового, не
имеющего стереорегулярного строения, его называют дивиниловым. Разное строение –
разные физические и химические свойства.
Бутадиеновый: водо- и газонепроницаемость, по эластичности уступает природному.
Поэтому служит для производства кабелей, обуви, предметов быта. Наш же каучук по
износоустойчивости и эластичности превосходит природный. Служит для производства
шин, хороший электроизолятор. В результате процесса вулканизации получают
резину.
И несколько слов о катализаторах, которые мы используем. В 1956 году
Долгоплосков получил Государственную премию за подбор катализаторов в
производстве дивинилового стереорегулярного каучука.
Инженер-конструктор. В цехах по производству мономера химические процессы идут при очень высоких температурах, поэтому автоклавы изнутри выложены огнеупорным кирпичом, теплоизолированны, сверху металлические. В цехе полимеризации реакции идут при невысоких температурах, но в присутствии активного натрия. Поэтому автоклавы внутри выложены кирпичом, сверху металлические. Используются охладительные установки в производстве.
Инженер по технике безопасности. Наше производство связано со взрывоопасными веществами, необходимо соблюдать правила техники безопасности. В каждом цехе установлены сухой и влажный термометры для контроля за постоянной температурой и влажностью, барометры, кондиционеры. За всеми этими приборами следят лаборанты. В каждом цехе установлено противопожарное оборудование, огнетушители.
Экономист-коммерсант. На нашем заводе непрерывный цикл производства,
поэтому рабочие трудятся в 4 смены по 6 часов. В цехе по производству мономера 4
человека в смену, в цехе полимеризации – 2 человека в смену, на вспомогательных
установках 4 человека в смену, в заводской лаборатории 5 человек. Аппарат
управления 7 человек, обслуживающего персонала 10 человек. Всего на нашем заводе
работает 62 человека.
Дивиниловый каучук мы продаем по 47,9 рублей за 1 кг. На Московский шинный
завод. Водород по 200 рублей за 1 литр. Водород идет на Вознесенский завод по
производству минеральных удобрений, оттуда часть стоимости водорода получаем
удобрениями, а остальные деньги поступают на наш счет в банке.
Средняя зарплата аппаратчика 13–15 тыс. рублей + 30%, химика-лаборанта – 15 тыс.
рублей + 30%, химика-технолога – 20 тыс. рублей + 30%, прессовщика изделий от 25
тыс. рублей. Выручка предприятия 4009 тыс. рублей. Себестоимость товара 2225
тыс. рублей. Коммерческие расходы (в том числе зарплата от 10 до 17%) – 1211
тыс. рублей. Управленческие расходы 316 тыс. рублей. Прибыль от продаж 257 тыс.
рублей. Рентабельность 3,32%.
Идет обсуждение, подведение итогов, выставление оценок.